1. Materiales no
férreos y ciclo
de utilización
Juan Ramón Sepulcre Segarra

2. Índice
• Metales y aleaciones no férricas
• Materiales cerámicos
• Polímeros
• Los residuos

4. Metales y aleaciones no férricas
• Este tipo de materiales se utilizan debido a las
ventajas que presenta ante los productos
siderúrgicos:
– Una densidad relativamente baja
– Conductividad eléctrica relativamente alta
– Menos sensibles a la corrosión y oxidación
atmosférica

5. El cobre y su aleaciones:
-El cobre sin alear
Dúctil y maleable=difícil mecanizado.
Muy resistente a la corrosión.
Se trabaja bien en frío.
-Estas propiedades mejoran con sus aleaciones.
-Para endurecer las aleaciones se hace mediante acritud (deformarlo
para que sea más uniforme) y formación de disoluciones sólidas.
-La aleación más común del cobre es el latón, en él, el cinc se
considera el principal soluto y principal componente de la
aleación.
Bronce: Esta aleación esta compuesta por cobre y estaño
principalmente. También puede contener aluminio, sicilio y
níquel. Estos son más resistentes a la corrosión que los latones.

6. El aluminio y sus aleaciones:
Características de estos:
Baja densidad.
Elevada conductividad eléctrica y térmica.
Resistente a la corrosión.
Elevada ductilidad.
Baja temperatura de fusión.
Estas características se mejoran a través de acritud y
de aleaciones.
Elementos más comunes en la aleación: sicilio,
cobre, magnesio y cinc.
Se clasifican en:
aleaciones para moldeo.
aleaciones para la forja.
Aplicaciones: aviación, envases, carrocerías de
vehículos, culatas, pistones…

7. El magnesio y sus aleaciones
Su característica más relevante es su baja densidad.
Debido a su estructura cristalina, el magnesio y sus
aleaciones a temperatura ambiente son difíciles
de deformar.
Se deforman a una temperatura de 200 a 300
ºC ya que en frío es más difícil hacerlo.
Químicamente, las aleaciones del magnesio son
inestables y susceptibles a la corrosión marina,
pero son relativamente resistentes a la
atmosférica.
Las aleaciones de magnesio se clasifican en
moldeables y forjables.
Componentes más comunes de estas aleaciones
son: aluminio, cinc y manganeso.
Desventajas frente al aluminio: es más caro,
aguanta peor la fatiga y en estado líquido
prende en contacto con el aire.
Aplicaciones: armamento, ruedas de automóviles…
(adecuada para elementos sometidos a grandes
aceleraciones, para disminuir la fuerza de la
inercia).

8. El titanio y sus aleaciones:
Sus características:
Densidad baja.
Punto de fusión muy elevado (1668ºC).
Resistencia extrema.
Muy dúctiles y fácilmente forjables.
Resistencia a la corrosión muy elevada.
Inconveniente:
Alto poder de reacción con otros materiales
a altas temperaturas.
Aplicaciones generales:
Naves espaciales.
Industrias petroquímicas y químicas.
Fabricación de aviones.

10. • Son duros y frágiles.
• Tienen un alto punto de fusión.
• Baja conductividad térmica y eléctrica.
• Cierta estabilidad química y térmica.
• Alta resistencia a la compresión.
• Se emplean en ingeniería, son compuestos que se
están empleando en motores que trabajan a una
alta temperatura para aumentar el rendimiento.

11. Materiales cerámicos no cristalinos:
Estos materiales son los vidrios, los cuales se enfrían sin cristalizar.
Existen varios tipos:
Vidrios de silicato: Este tipo contiene óxidos adicionales que actúan como óxidos
formadores de vidrio, intermediarios o modificadores.
Como formador actúa la sílice.
Como óxidos intermedios, actúan los de plomo o de aluminio, que no forman los
vidrios por si mismos, sino, que se incorporan a la estructura reticular de los
formadores del vidrio.
La adición de modificadores como son el óxido de calcio o de sodio, tienen el
objetivo de reducir la viscosidad del cristal líquido para que se pueda trabajar más
fácilmente o bajar el punto de fusión para emplear menos energía. Los iones de sodio y
calcio pueden provocar la desvitrificación o cristalización al llenar algunos de los
intersticios que quedan en la desordenación.
Vidrios modificados de silicato: Los óxidos modificadores rompen la red de sílice
cuando la relación oxígeno-silicio se incrementa significativamente.
Vidrios no silicatados: Presentan, como el resto, una estructura tetraédrica. Sin
embargo el vidrio de borato (B2O3) se forma combinando unidades triangulares.

12. Conformación de materiales cerámicos
1. Preparación de los materiales
La mayor parte de los productos están fabricados por aglomeración de
partículas, a excepción de los vidrios y hormigones.
Se pueden añadir otros constituyentes, como aglutinantes y lubricantes,
tanto en seco como en húmedo.
Las materias primas utilizadas son muy variadas, y siempre están en función
de las propiedades requeridas por piezas terminadas.

13. 2. Técnicas de conformado
Prensado en seco: Se trata de compactar los polvos finamente granulados de las
materias primas con pequeñas cantidades de agua o pegamentos de origen
orgánico en un troquel. Utilizado para la fabricación de productos refractarios.
Compactación isostática: Los polvos cerámicos se cargan en una matraz flexible, que
se encuentra dentro de una cámara de fluido hidráulico al que se le aplica
presión.
Compresión en caliente: Se obtienen piezas de alta densidad con propiedades
mecánicas optimizadas, combinando la presión y los tratamientos térmicos.
Moldeo en barbotina: Proceso de fundición por revestimiento.
Extrusión: Los materiales cerámicos en estado plástico se pueden extrusionar través
de un troquel de embutir. Se utiliza para conseguir ladrillos resistentes, tejas,
aislantes eléctricos, etc.

14. 3. Tratamientos térmicos
Secado y eliminación de aglutinante: Es necesario eliminar el agua del cuerpo
cerámico plástico antes de someterlo a altas temperaturas. Para ello se calienta el
cuerpo a 100ºC el tiempo necesario. Y para la eliminación de aglutinante se
calienta entre los 200 y 300 ºC.
Sinterización: En este proceso pequeñas partículas en estado sólido, se unen por
difusión.
Vitrificación: Determinados productos que contienen una fase vítrea sirven como
medio de reacción para que la difusión pueda tener lugar a menor temperatura
que en el resto de los materiales sólidos cerámicos.

15. Polímeros

16. Clasificación de los polímeros
• En función del mecanismo de la reacción de
polimerización
• En función de la estructura del polímero
– Polimerización por mecanismos de adicción
– Polimerización por mecanismos de condensación
• En función del polímero frente al calor
– Termoplásticos
– Polímeros termoestables
– Elastómeros

17. Tipos de polímeros en función de la
estructura del polímero

18. • Polimerización por mecanismos de adicción
Tiene lugar porque el monómero posee un doble enlace covalente entre dos
átomos de carbono. Este enlace es un enlace NO saturado, que puede cambiar
a enlace simple, con lo que los átomos de carbono siguen aún unidos pero
pueden añadirse moléculas adicionales.
Para comenzar este proceso se precisa de un iniciador, como el agua oxigenada.
Los enlaces covalentes dobles entre los átomos de carbono en el etileno se
rompen y un grupo OH se une a un extremo del monómero etileno.
El grupo OH actúa como el núcleo de una cadena.
El proceso de polimerización se puede detener mediante dos procesos:
• Los extremos de dos cadenas en crecimiento pueden unirse para formar una sola cadena más
larga.
• El extremo activo de una cadena puede atraer a un grupo iniciador OH, el cual termina la
cadena mediante el control de la cantidad de iniciador.
• Polimerización por mecanismos de
condensación
En este tipo de polimerización, se emplea calor para obtener los polímeros
lineales por reacciones de condensación

19. Tipo de polímero en función de este
frente al calor

20. • Termoplásticos
Se comportan de una forma plástica a elevadas temperaturas, la naturaleza de sus
enlaces no se modifica radicalmente cuando la temperatura aumenta. Pueden
ser conformados en caliente, enfriarse y posteriormente, tras recalentarlos, no
variar su comportamiento. Tienen estructura lineal.
Termoplásticos más comunes:
• Polietileno: Destaca por su gran tenacidad a la temperatura ambiente y bajas temperaturas,
buena flexibilidad en un amplio rango de temperaturas, y excelente resistencia a la corrosión y
buenas propiedades aislantes.
• Cloruro de polivinilo (PVC):
– Sin aditivos : Difícil de procesar y tiene una resistencia al impacto baja. Para mejorar el proceso de fusión se le añade
resinas de caucho.
– Plastificado: (PVC + plastificantes) Aumenta la plasticidad, flexibilidad y extensibilidad.
• Polipropileno (PP): Poseen una buena resistencia química, a la calor y la humedad, baja
densidad, buena dureza superficial y una flexibilidad importante.
• Polimetilmetacrilato (PMMA): Es duro, rígido y transparente. Ofrece buena resistencia a las
inclemencias del tiempo. Más resistente a los impactos que el vidrio.
• Poliamidas (Náilones): Ofrecen una capacidad de soporte óptima a elevadas temperaturas,
buena tenacidad, baja fricción y buena resistencia química.
• Policarbonatos: Tienen alta resistencia, tenacidad y estabilidad dimensional. Son buenos
aislantes térmicos y son transparentes.
• Poliésteres: Tienen una baja absorción a la humedad, y son resistentes a muchos productos
químicos y aislantes.

21. • Elastómeros:
La propiedad más característica de estos materiales es la capacidad de
deformarse elásticamente sin cambiar permanentemente su forma.
Tipos más comunes:
Caucho natural: Materia prima es el látex. Resistencia a la tracción
relativamente baja y sus elongaciones son muy altas.
Neopreno: Es un caucho sintético. Los neoprenos poseen mala flexibilidad a
bajas temperaturas, y una buena resistencia frente a la gasolina y los aceites. Se
usa como recubrimiento de cables, alambres y mangueras.
Cauchos d silicona (Silicón): Este tipo de caucho permite que sean usados en
un rango de temperaturas comprendido entre -100ºC y 250ºC.

22. • Polímeros termoestables:
No pueden ser reprocesados después de haber sido conformados, debido
a que parte de las moléculas resultantes de la reacción de
condensación han sido del material.
Termoestables más conocidos:
Fenólicos: Buenas propiedades como aislante térmico y eléctrico. Son
fácilmente moldeables, pero están limitados en el color (marrón-negro).
Poseen elevada dureza, rigidez y una notable resistencia química. Además son
buenos adhesivos.
Resinas epoxi: En estado líquido poseen un gran movilidad molecular, lo que
les permite actuar como buenos lubricantes. Se usan como recubrimientos
protectores y decorativos por su buena adhesión y gran resistencia mecánica y
química. También posee una buena resistencia dieléctrica, ideal para recubrir
baterías.
Poliésteres insaturados: Baja viscosidad, susceptibles de ser mezclados con
grandes cantidades de relleno y reforzantes.

23. Grado de polimerización
• Describe la longitud promedio a la cual crece una cadena. Si el polímero contiene
un solo tipo de monómero, el grado de polimerización corresponde al número
promedio de moléculas o monómeros que están presentes en la cadena
Grado de polimerización=Masa molecular del polímero/Masa molecular del monómero
• Cuando la cadena está compuesta por más de un tipo de monómero, se puede
calcular la masa molecular promedia:
M=Σ·fi·Mi
• Si la cadena polimérica se forma por condensación:
M=Σ·(fi·Mi-M producto secundario)

24. Técnicas de conformado de polímeros
termoplásticos
• Extrusión
• Moldeo por soplado
• Moldeo por inyección
• Conformado al vacío
• Calandrado
• Hilado
• Moldeo por compresión
• Moldeo por transferencia

25. Los residuos

26. • En general
– Son uno de los mayores problemas de nuestra civilización.
– Las grandes concentraciones humanas producen millares de toneladas de
restos que, por su volumen y composición, no es posible devolver a la
naturaleza. Este tipo de residuos son los denominados Residuos Sólidos
Urbanos (RSU).
– Las actividades económicas son potencialmente productoras de otro tipo de
residuos. Los residuos tóxicos y peligrosos (RTP) procedentes sobre todo de las
actividades industriales.

27. • Residuos Sólidos Urbanos:
Según su origen Según el tipo de material Según sus propiedades
Residuos domésticos Plásticos Materiales fermentables
Residuos industriales Maderas Materiales inertes
asimilables a urbanos
Resto de materiales para la Tejidos Materiales inflamables
construcción
Objetos de gran tamaño Papel y cartón Materias tóxicas
(electrodomésticos, Materia orgánica Materias corrosivas
muebles, etc.) Tierras y cenizas
Vidrio
Envases metálicos

28. • Tratamiento de los RSU
– Vertedero controlado
– Incineración
– Producción de metano
– Compostaje
– Reciclado de materiales
– Técnicas de separación y reciclado

29. • Residuos Tóxicos y Peligrosos
Se pueden clasificar en:
• Biocidas y productos fitosanitarios.
• Disolventes: productos químicos, alcoholes, acetonas, etc.
• Sales de temple cianuradas y no cianuradas.
• Aceites y sustancias oleosas minerales.
• Tintes, colorantes, pinturas, lacas y barnices procedentes de la industria
textil y fabricación de pinturas.
• Productos pirotécnicos.
• Jabones y materias grasas.
• Sustancias inorgánicas sin metales.
• Escorias y cenizas procedentes de procesos de combustión.
• Partículas y polvos metálicos
• Catalizadores usados.
• Lodos que contengan metales.
• Baterías y pilas eléctricas.

30. • Técnicas de tratamientos de los RTP
– Incineración
– Tratamiento físico-químico
– Depósitos de seguridad

31. • Recuperación o reutilización de los RTP
Tiene sus fundamentos en los siguientes aspectos:
• El poder calorífico de los residuos.
• La recuperación de componentes que pueden ser separados de los
residuos y utilizados por otras industrias, con fines diferentes de
los que generaron es residuo.
• El aprovechamiento directo de los residuos por otras industrias.
Ventajas de la recuperación de residuos:
•Disminución y ahorro en los aprovechamientos de materias primas.
•Protección del medio ambiente, disminución de gastos de eliminación y
daños producidos por vertido incontrolado.
•Generación de empleo en empresas de recogida y tratamiento de residuos.